專家解讀歐俄火星探測器

　　北京時間3月14日，“ExoMars 2016”火星探測器發射升空。這意味著歐俄聯合實施火星太空生物學計劃開始實施。

　　中國科學院國家天文臺研究員鄭永春告訴科技日報記者，該計劃始于歐空局1999年紅皮書中提出的火星生物學設想，分為兩步，主要目的是尋找火星上現在和過去曾經存在生命的痕跡。整個任務預算約16億美元，將持續到2022年12月。鄭永春介紹說，“ExoMars 2016”是該計劃的首發探測器，主要有三大科學目標：尋找火星過去存在或現在存有生命的痕跡；分析火星次表層土壤中的水和化學環境；研究火星大氣中的痕量氣體成分及其來源。該探測器由痕量氣體軌道器和減速著陸器組成。軌道器主要用于探測火星大氣中的微量氣體；著陸器用于火星表面著陸試驗，為后續任務的火星著陸進行技術驗證，并為其他火星任務積累經驗。

　　按計劃，“ExoMars 2016”將于今年10月抵達火星。10月16日，著陸器與軌道器分離；10月19日，軌道器進入火星環繞軌道，著陸器被火星捕獲，隨后著陸在火星表面。鄭永春說，軌道器將在距火星表面400公里高度的軌道，通過搭載的科學儀器對火星大氣中的甲烷、水蒸氣、二氧化氮、乙炔等多種氣體進行探測，進而確定這些氣體的分布區域及其來源。“這些氣體是證明火星存在或曾經存在生物的標志。”他說，“相關區域也將是未來火星計劃的優先著陸點。”

　　已有探測結果表明，火星大氣含有微量的甲烷，且不同地區和不同時間的甲烷含量不同。由于甲烷在地質歷史中難以長期存在，所以探測到甲烷預示著火星可能至今仍在產生甲烷。鄭永春說，生物消化過程中會產生甲烷，但其他的物理化學過程也會釋放甲烷氣體，比如鐵的氧化。因此，火星大氣中的甲烷究竟是來自與生命有關的生物過程，還是與生命無關的無機化學反應，這還有待探索。

　　著陸器是驗證火星表面安全著陸的技術平臺，主要目標是驗證歐洲后續火星探測任務必需的關鍵技術環節，如氣動熱力學分析、火星大氣進入與減速系統設計、制導導航和控制系統設計與著陸系統設計等。它計劃將一個重3千克的科學儀器包放在火星表面。

　　著陸器還將測量火星從高空至表面的大氣參數，包括大氣密度、溫度、壓力、風場等；測量火星強塵暴條件下的大氣特征；擴展有效工程數據量，分析遙感測量數據與理論模型的差異。但鄭永春表示，由于受到科學儀器質量、能源供應和下傳數據量的限制，這些科學目標不一定能夠完全實現。

　　“由于著陸器上既沒有放射性同位素電池（核電源），也沒有太陽能電池板，因此它在火星表面只能依靠攜帶的主電池供電，其電力非常有限。”鄭永春說，著陸器在火星表面的工作壽命只有4個火星日（火星日比地球日長39分35秒）。

　　他表示，“ExoMars 2016”任務的實施，有望實現四大技術目標，包括驗證將科學儀器安全著陸在火星表面的大氣進入、減速和著陸技術；實現火星車對火星表面的巡視探測；實現火星次表層樣品采集；實現火星樣品采集、封裝、轉移和分析。在火星太空生物學計劃中，下一步還將實施“ExoMars 2018”任務。該任務以火星車為主。

    鄭永春說，歐空局將于2018年7月發射探測器，釋放一輛火星車在火星表面著陸。火星車將攜帶一套鉆探工具和多套科學儀器，鉆探至2米深的土壤層，研究火星土壤的化學成分，以及可能存在的生命信號。“2米的深度能屏蔽火星上的嚴寒、干燥環境和很強的太空輻射，有利于火星生命的保存。”他說。

　　鄭永春表示，此次發射的軌道器屆時將與火星車協同探測，有望書寫搜尋火星生命的新篇章。（記者 付毅飛）

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